基于RFID的農產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)讀寫(xiě)器設計

圖4 軟件系統工作流程

1、嵌入式數據庫操作模塊

在本項目中使用了Sqlite3 作為系統的嵌入式數據庫。嵌入式數據庫是整個(gè)系統的重要組成部分, 主要負擔了采集基本數據的本地存儲, 條碼閱讀信息的初步存儲和快速查詢(xún), 工作日志的保存, 還能和網(wǎng)絡(luò )通信模塊配合實(shí)現網(wǎng)絡(luò )主/ 從數據庫的同步, 在主服務(wù)器崩潰的情況下, 依然可以通過(guò)整理所有嵌入式數據庫的數據進(jìn)行大部分數據的恢復, 增加了系統的可靠性, 此數據庫采用了單數據文件設計, 能夠支持大部分SQL 92標準的數據庫操作語(yǔ)句, 支持事務(wù)功能, 通過(guò)擴展網(wǎng)絡(luò )操作接口函數, 達到了和后臺數據庫進(jìn)行通信和交換數據的目的。

2、網(wǎng)絡(luò )通信模塊

本系統的特色就是通過(guò)嵌入式Linux 操作系統的網(wǎng)絡(luò )底層支持, 以多種網(wǎng)絡(luò )傳輸途徑, 將數據和后臺數據服務(wù)器進(jìn)行數據傳輸。在本系統的網(wǎng)絡(luò )部分設計中, 在局域網(wǎng)內利用Linux 系統的提供的TCP/IP 協(xié)議支持, 在編程中采用了動(dòng)態(tài)與服務(wù)器建立連接的方法, 在讀取到標簽信息并解碼出有效信息的時(shí)候, 向服務(wù)器相應端口發(fā)送相應的Socket 請求信息, 服務(wù)器端接受到請求后建立連接并新建Socket 端口來(lái)和終端進(jìn)行通信; 只有在讀取數據的時(shí)候數據庫和終端間才產(chǎn)生數據傳輸和占用服務(wù)器端資源, 從而降低了網(wǎng)絡(luò )占有率和服務(wù)器端的負荷, 提高了網(wǎng)絡(luò )通信的效率。

3、RFID 協(xié)議解析模塊

協(xié)議解析模塊負責將發(fā)送的命令參數加入包頭等信息,并將收到的標簽回傳的信息進(jìn)行解包, 通過(guò)對信息的解包, 能夠得到盤(pán)存或讀寫(xiě)的相關(guān)信息。MPR6000 支持的RFID Gen2命令包括Read, Write, Kill , Erase, Lock。命令都由一個(gè)字符串構成, 其結構如下:
SOF> Node> Length> Status> Payload> CRC>
分別由開(kāi)始幀、節點(diǎn)、總長(cháng)度、狀態(tài)、標簽信息、CRC 這幾部分組成。

舉例來(lái)說(shuō), Gen2 盤(pán)點(diǎn)命令的操作碼為01h, 操作會(huì )返回在讀寫(xiě)域內全部的符合讀取條件的Gen2 標簽, 而經(jīng)過(guò)反碰撞模塊處理后, 得到的數據幀由標簽信息和盤(pán)存總結兩部分組成:

即 回復信息>= [ 標簽回復>] 盤(pán)存總結>
標簽回復> = EPC> 訪(fǎng)問(wèn)回復>
EPC> = 標簽ID 長(cháng)度> 協(xié)議控制字> 標簽ID>
舉例, 當使用天線(xiàn)B 并且RF 的功率為22 時(shí), 讀取所有SL 為NOT SET, S3 flag 為A 的Gen2 標簽, 此時(shí)的起始Q 為1( 即2 個(gè)時(shí)隙) 。
60 01 01 16 02 03 00 01
如果當前射頻范圍內的標簽有一個(gè)64 位的Gen2 標簽1的ID 為“ 0102 0304 0506 0708”。
而且有一個(gè)96 位Gen2 標簽2 的ID 為“ 1211 1009 08070605 0403 0201”。

可能讀寫(xiě)模塊會(huì )收到這樣一個(gè)包, 完整內容如下:
04 28 00 01 02 03 04 05 06 07 08 07 08 30 00 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 02 00 16 00 01 00 00 00 02 00 09
現在對這個(gè)包進(jìn)行解析, 根據協(xié)議規定 接受包> = [標簽回復>] 盤(pán)存總結>
= [04 28 00 01 02 03 04 05 06 07 08> 07 08 30 00 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01>] 00 02 00 16 00 01 00 00 00 02 00 09>

標簽1 回復> = 標簽1 ID 長(cháng)度> 協(xié)議控制字> 標簽1 ID>
標簽1 ID 長(cháng)度> = 04> = 4- word = 64 Bit 標簽ID
協(xié)議控制字> = 28 00>, 從而得出 標簽1 ID> =0102 0304 0506 0708>
標簽2 回復> = 標簽2 ID 長(cháng)度> 協(xié)議控制字> 標簽2 ID>

標簽1 ID 長(cháng)度> = 06> = 6- word = 96 Bit 標簽ID
協(xié)議控制字> = 30 00>, 得出 標簽2 ID> = 1211 1009 0807 0605 0403 0201>

而又有 盤(pán)存總結>= 標簽數> 時(shí)隙數>EPC CRC 錯誤> 回復CRC 錯誤> 沖突次數> 通信輪數>
所以得到 標簽數> = 2, 時(shí)隙數> = 22, EPC CRC 錯誤> = 1, 回復CRC 錯誤> = 0, 沖突次數> = 2, 通信輪數> = 9

在提取標簽信息后, 則可以將所獲得的標簽信息送到嵌入式數據庫模塊進(jìn)行本地暫存, 同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )模塊上傳至后臺服務(wù)器做記錄, 中間的接口函數部分就不詳細給出了。

四、總結與展望

本文中描述的嵌入式RFID 終端讀取器, 在農業(yè)產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線(xiàn)中進(jìn)行了實(shí)用, 基本滿(mǎn)足了生產(chǎn)線(xiàn)RFID 系統對前端RFID 標簽數據采集、處理、通信方面的要求, 在功能上和穩定性方面已經(jīng)能夠替代專(zhuān)用RF 讀寫(xiě)器, 因為采用了免費的開(kāi)源Linux 操作系統和開(kāi)源數據庫Sqlite , 大大降低了總體成本, 特別適合在成本敏感系數高的農產(chǎn)品生產(chǎn)和監控中使用。